(57)【要約】【課題】  耐水性及び強度特性に優れた無機物質造粒体及びその製造方法を提供する。【解決手段】  粒子径５〜１５０μｍ、粒子径０．７μｍ以上５μｍ未満、粒子径０．１μｍ以上０．７μｍ未満の各粒度範囲に頻度極大値を有する無機物質１０００質量部、合成樹脂エマルジョン及び／又は合成ゴムラテックス２〜２０質量部、減水剤１．５〜１０質量部、水１００〜２００質量部からなる、５．６ｍｍ以上、５．６ｍｍ未満〜２．８ｍｍ以上、２．８ｍｍ未満〜１．０ｍｍ以上、及び１．０ｍｍ未満の各粒度範囲において、１０質量％以上の粒子を有する造粒体。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子径５〜１５０μｍ、粒子径０．７μｍ以上５μｍ未満、粒子径０．１μｍ以上０．７μｍ未満の各粒度範囲に頻度極大値を有する無機物質１０００質量部、合成樹脂エマルジョン及び／又は合成ゴムラテックス２〜２０質量部、減水剤１．５〜１０質量部、水１００〜２００質量部からなる、５．６ｍｍ以上、５．６ｍｍ未満〜２．８ｍｍ以上、２．８ｍｍ未満〜１．０ｍｍ以上、及び１．０ｍｍ未満の各粒度範囲において、１０質量％以上の粒子を有する造粒体。
【請求項２】
１０５℃で１時間乾燥した造粒体の乾燥前と乾燥後のＪＩＳ  Ｂ  ７７２１における強度試験の圧縮強度が、０．２ＭＰａ以上である請求項１に記載の造粒体。
【請求項３】
無機物質がシリカ又はアルミナである請求項１又は２に記載の造粒体。
【請求項４】
粒子径５〜１５０μｍ、粒子径０．７μｍ以上５μｍ未満、粒子径０．１μｍ以上０．７μｍ未満の各粒度範囲に頻度極大値を有する無機物質１０００質量部、合成樹脂エマルジョン及び／又は合成ゴムラテックス２〜２０質量部、減水剤１．５〜１０質量部、水１００〜２００質量部を用いて造粒してなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の造粒体の製造方法。
【請求項５】
無機物質１０００質量部が平均粒子径５〜１５０μｍの無機物質１００〜６００質量部、平均粒子径０．７μｍ以上５μｍ未満の無機物質２００〜７００質量部、平均粒子径０．１μｍ以上０．７μｍ未満の無機物質２００〜７００質量部からなる請求項４に記載の造粒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造粒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無機物質造粒体の製造方法としては、水を用いて、転動型、混合型等の造粒装置を用いて成長様式として製造する方法、圧縮成形型等の造粒装置を用いて強制様式として製造する方法、噴射型等の造粒装置を用いて液滴発生様式として製造する方法等が知られている（非特許文献１）。
【０００３】
また、無機物質と合成樹脂エマルジョンから粉末を得る方法として、例えば、エチレン／酢酸ビニル共重合体などの合成樹脂エマルジョンから粉末を得る方法として、重合体１００質量部に対して５〜２０質量部のポリビニルアルコールを保護コロイドとして添加し、水性系で単量体成分を重合する事により、得られた共重合体の水性分散物を噴霧乾燥し、その際平均粒径が０．０１〜０．５μｍの珪酸アルミニウム、シリカ及び炭酸カルシウム等の乾燥した抗ブロッキング材を水性分散物の固形分１００質量部に対して、３〜３０質量部の割合で噴霧乾燥機に水性分散物と個別に導入しながら同時に噴霧する方法等が知られている（特許文献１）。
しかしながら、これらの方法では、得られた無機物質造粒体は、耐水性及び強度特性において十分ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５５−５０９７１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「最新粉体の材料設計」、テクノシステム、１９９８年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、耐水性及び強度特性に優れた造粒体及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
（１）粒子径５〜１５０μｍ、粒子径０．７μｍ以上５μｍ未満、粒子径０．１μｍ以上０．７μｍ未満の各粒度範囲に頻度極大値を有する無機物質１０００質量部、合成樹脂エマルジョン及び／又は合成ゴムラテックス２〜２０質量部、減水剤１．５〜１０質量部、水１００〜２００質量部からなる、５．６ｍｍ以上、５．６ｍｍ未満〜２．８ｍｍ以上、２．８ｍｍ未満〜１．０ｍｍ以上、及び１．０ｍｍ未満の各粒度範囲において、１０質量％以上の粒子を有する造粒体。
（２）１０５℃で１時間乾燥した造粒体の乾燥前と乾燥後のＪＩＳ  Ｂ  ７７２１における強度試験の圧縮強度が、０．２ＭＰａ以上である前記（１）に記載の造粒体。
（３）無機物質がシリカ又はアルミナである前記（１）又は前記（２）に記載の造粒体。
（４）粒子径５〜１５０μｍ、粒子径０．７μｍ以上５μｍ未満、粒子径０．１μｍ以上０．７μｍ未満の各粒度範囲に頻度極大値を有する無機物質１０００質量部、合成樹脂エマルジョン及び／又は合成ゴムラテックス２〜２０質量部、減水剤１．５〜１０質量部、水１００〜２００質量部を用いて造粒してなる前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の造粒体の製造方法。
（５）無機物質１０００質量部が平均粒子径５〜１５０μｍの無機物質１００〜６００質量部、平均粒子径０．７μｍ以上５μｍ未満の無機物質２００〜７００質量部、平均粒子径０．１μｍ以上０．７μｍ未満の無機物質２００〜７００質量部からなる前記（４）に記載の造粒体の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の造粒体は、耐水性及び強度特性に優れている。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の無機物質としては、シリカ、溶融シリカ、アルミナ、溶融アルミナ、セメント、炭酸カルシウム、酸化チタン、ジルコニア、粘土鉱物、活性炭等多岐に渡るが、特に、粒子形態が球状に近い溶融シリカ、溶融アルミナにおいて、耐水性及び強度特性が優れた無機物質造粒体を得ることが可能である。特に、溶融シリカは水とのシラノール結合により水硬性を有するため、耐水性及び強度特性に優れた無機物質造粒体を得ることが可能である。
【００１０】
本発明の合成樹脂エマルジョン及び合成ゴムラテックスとしては、アクリル系、酢酸ビニル系、塩化ビニリデン系、スチレンブタジエン系、クロロプレン及び塩化ビニル系等のエマルジョン等が挙げられ、これらの二種以上を共重合したものも使用可能である。これらの内、耐水性及び強度特性の面から特に、酢酸ビニル系エマルジョンの使用が特に好ましい。
【００１１】
本発明の減水剤とは、無機物質造粒体の造粒時の流動性、造粒性を向上させる効果を持つものであり、一般の減水剤や高性能減水剤を示す。一般の減水剤としては、オキシカルボン酸塩、リグニンスルホン酸塩、及び高級多価アルコール等が挙げられ、高性能減水剤としては、アルキルアリルスルホン酸塩、芳香族多環縮合物スルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の塩。メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、高分子量リグニンスルホン酸塩、及びポリカルボン酸塩等が挙げられる。これらの内、ポリエチレングリコール系高分子化合物を用いた場合に、特に無機物質造粒体が良好な粒度分布を示す。良好な粒度分布とは、５．６ｍｍ以上、５．６ｍｍ未満〜２．８ｍｍ以上、２．８ｍｍ未満〜１．０ｍｍ以上、及び１．０ｍｍ未満の各粒度範囲において、無機物質造粒体が１０質量％以上存在することである。なお、各粒度範囲における無機物質造粒体の質量は、前述した各粒度範囲の篩い試験の結果により求めたものである。
【００１２】
無機物質は、粒子径５〜１５０μｍ、粒子径０．７μｍ以上５μｍ未満、粒子径０．１μｍ以上０．７μｍ未満の各粒度範囲において頻度極大値を有するものである。各粒度範囲における頻度極大値は、レーザー回折散乱式粒度分布測定機（「モデルＬＳ−２３０」（ベックマンコールター社製））にて測定された粒度において、少なくとも一つの山を持つ粒度分布を有するものである。
各粒度範囲において頻度極大値を有する無機物質を用いることにより、耐水性及び強度特性の優れた無機物質造粒体を製造するができる。
無機物質の平均粒子径は０．１〜１５０μｍであることが好ましい。平均粒子径が１５０μｍを超える粗粉の無機物質では、造粒体の造粒状態、耐水性及び強度特性において優れた無機物質造粒体を製造することが難しくなる恐れがある。平均粒子径が０．１μｍ未満の微粉の無機物質では、造粒体の造粒状態、耐水性及び強度特性において優れた無機物質造粒体を製造することが難しくなる恐れがある。
なお、本願における粒子径は粒子直径である。
無機物質造粒体の製造に用いる無機物質１０００質量部は、平均粒子径５〜１５０μｍの無機物質１００〜６００質量部、平均粒子径０．７μｍ以上５μｍ未満の無機物質は２００〜７００質量部、平均粒子径０．１μｍ以上０．７μｍ未満の無機物質２００〜７００質量部からなることが好ましい。
平均粒子径５〜１５０μｍの無機物質が１００質量部未満では造粒体の造粒状態、耐水性及び強度特性において優れた無機物質造粒体を製造することが難しくなる恐れがあり、６００質量部を超えると造粒体の造粒状態、耐水性及び強度特性において優れた無機物質造粒体を製造することが難しくなる恐れがある。
平均粒子径０．７μｍ以上５μｍ未満の無機物質が２００質量部未満及び７００質量部を超えると、造粒体の粒径分布が本願の請求項の範囲に入りにくくなり、耐水性及び強度特性において優れた無機物質造粒体を製造することが難しくなる場合がある。
平均粒子径０．１μｍ以上０．７μｍ未満の無機物質が２００質量部未満及び７００質量部を超えると、造粒体の粒径分布が本願の請求項の範囲に入りにくくなり、耐水性及び強度特性において優れた無機物質造粒体を製造することが難しくなる場合がある。
【００１３】
造粒体の配合は、粒子径５〜１５０μｍ、粒子径０．７μｍ以上５μｍ未満、粒子径０．１μｍ以上０．７μｍ未満の各粒度範囲に頻度極大値を有する無機物質１０００質量部に対して、合成樹脂エマルジョン及び／又は合成ゴムラテックス２〜２０質量部、減水剤１．５〜１０質量部、水１００〜２００質量部である。
【００１４】
合成樹脂エマルジョン及び／又は合成ゴムラテックスが２質量部未満では、粒径が揃わず、耐水性、耐候性及び強度特性において優れた無機物質造粒体を製造することが出来ず、２０質量部を超えると耐水性、及び強度特性に優れた無機物質造粒体を製造する事が出来ない。
【００１５】
減水剤は１．５質量部以上で、前述した良好な粒度分布を示す造粒体を形成する。無機物質造粒体の造粒時の混練時間は通常１分間であるが、減水剤が２．０質量部未満では、前述した良好な粒度分布を示すための混練時間が５分間以上と著しく長くなる。減水剤が１０質量部を超えると耐水性、及び強度特性に優れた無機物質造粒体を製造する事が出来ない。好ましい減水剤の使用量は、２．０〜１０質量部である。
【００１６】
水が１００質量部未満では、造粒体が良好な粒度分布、及び良好な強度特性を示さない。水が２００質量部を超えると、造粒体が良好な粒度分布、及び良好な強度特性を示さない。この場合の造粒体の粒度分布は、５．６ｍｍ以上、５．６ｍｍ未満〜２．８ｍｍ以上、２．８ｍｍ未満〜１．０ｍｍ以上、１．０ｍｍ未満のいずれかの粒度範囲において、無機物質造粒体の質量が３％未満であり、造粒体は均一に分布していない。
この無機物質造粒体を４ｍｍの開口径の篩いで篩った後、篩上の無機物質造粒体を更に、５ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍの各開口径の篩いで篩った。篩い後の造粒体を１０５℃で１時間の乾燥した、乾燥前と乾燥後のＪＩＳ  Ｂ  ７７２１における強度試験の圧縮強度は、０．２ＭＰａ未満であった。
【００１７】
造粒体の製造方法としては、水を用いて、転動型、混合型等の造粒装置を用いて成長様式として製造する方法、圧縮成形型等の造粒装置を用いて強制様式として製造する方法、噴射型等の造粒装置を用いて液滴発生様式として製造する方法等が知られているが、本発明では、造粒体の比表面積を大きく確保する方式として、二軸等の混合型、噴射型等のスプレイドライヤー方式等が好ましい。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例と比較例により本発明を更に詳しく説明する。
無機質造粒体は、ハンドミサーによる混合型造粒機により、造粒を行った。表１及び表２の配合の各材料を用いて、減水剤を予め混入した合成樹脂エマルジョン、無機物質（球状溶融シリカ）、及び水をハンドミキサにより、１分間混練した。
なお、実験Ｎｏ．２１は５分間混練した。
使用材料
（１）合成樹脂エマルジョン  
「デンカＥＶＡラテックス７０」エチレン／酢酸ビニル共重合体（固形分５６重量％）
電気化学工業社製                                          
（２）減水剤
「ＦＴＮ−３０」  ポリエチレングリコール系水溶性高分子    グレースケミカルズ社製    
（３）無機物質
（Ａ）球状溶融シリカ粉末、平均粒子径  ２００（μｍ）、頻度極大値２４０（μｍ）
（Ｂ）球状溶融シリカ粉末、平均粒子径  １４０（μｍ）、頻度極大値１５０（μｍ）
（Ｃ）球状溶融シリカ粉末、平均粒子径    １５（μｍ）、頻度極大値  １８（μｍ）
（Ｄ）球状溶融シリカ粉末、平均粒子径  ５．１（μｍ）、頻度極大値６．０（μｍ）
（Ｅ）球状溶融シリカ粉末、平均粒子径  ４．２（μｍ）、頻度極大値４．８（μｍ）
（Ｆ）球状溶融シリカ粉末、平均粒子径  ２．２（μｍ）、頻度極大値２．６（μｍ）
（Ｇ）球状溶融シリカ粉末、平均粒子径０．７２（μｍ）、頻度極大値０．７９（μｍ）
（Ｈ）球状溶融シリカ粉末、平均粒子径０．６０（μｍ）、頻度極大値０．６８（μｍ）
（Ｉ）球状溶融シリカ粉末、平均粒子径０．１０（μｍ）、頻度極大値０．１４（μｍ）
【００１９】
下記に各種物性の評価方法を示す。その評価結果を表３及び表４に示す。
（１）比表面積
本発明の球状溶融シリカ質粉末の比表面積は、ＢＥＴ法による比表面積測定に基づいて測定する。比表面積測定機として、マウンテック社製商品名「マックソーブ  モデルＨＭ−１２０８」を用いて測定した。
（２）平均粒子径
本発明の球状溶融シリカ質粉末の平均粒子径は、ＪＩＳ  Ｒ  １６３０「ファインセラミックス原料のレーザー回折・散乱法による粒子径分布測定方法」に基づいて測定した。
レーザー回折散乱式粒度分布測定用試料の調製は、媒体に水を用い、ＰＩＤＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）濃度を４５〜５５質量％に調整し、２００Ｗ出力の超音波ホモジナイザーに１分間かけて行った。粒度分布の解析は０．０４〜２０００μｍの範囲を粒子径チャンネルがｌｏｇ（μｍ）＝０．０４の幅で１１６分割にして行った。水の屈折率には１．３３を用い、非晶質シリカ質粉末の屈折率には１．４６を用いた。測定した粒度分布において、累積質量が５０％となる粒子径が平均粒子径である。
（３）粒度分布
篩い試験により、５．６ｍｍ以上、５．６ｍｍ未満〜２．８ｍｍ以上、２．８ｍｍ未満〜１ｍｍ以上、及び１ｍｍ未満の各粒度範囲の無機物質造粒体を、手動で篩い、篩残分を質量％で求めた。                                                                                                         
（４）造粒体の造粒状態
造粒体を篩い試験によって得られた粒度分布により、造粒状態を判断した。５．６ｍｍ以上、５．６ｍｍ未満〜２．８ｍｍ以上、２．８ｍｍ未満〜１ｍｍ以上、及び１ｍｍ未満の各粒度範囲において、無機物質造粒体が１０質量％以上の場合には、均一に分布していると判断し、造粒状態を◎と判断する。５．６ｍｍ以上、５．６ｍｍ未満〜２．８ｍｍ以上、２．８ｍｍ未満〜１ｍｍ以上、１ｍｍ未満のいずれかの粒度範囲において、無機物質造粒体の質量が３％未満の場合には、不均一に分布していると判断し、造粒状態を×と判断する。５．６ｍｍ以上、５．６ｍｍ未満〜２．８ｍｍ以上、２．８ｍｍ未満〜１ｍｍ以上、及び１ｍｍ未満の各粒度範囲において、無機物質造粒体が３質量％以上１０質量％未満の場合には、均一分布が不十分であり、造粒状態を△と判断した。                                          
（５）造粒体の圧縮強度                                                                                                      
造粒体の強度試験方法は、造粒体を４ｍｍの開口径の金網にて篩い後、篩上の造粒体を更に、表に示した開口径の篩を通し、その篩上部分の造粒体を使用した。篩い後の造粒体を１０５℃で１時間の乾燥し、乾燥前と乾燥後の造粒体の圧縮強度をＪＩＳ  Ｂ  ７７２１による電子式プッシュプルゲージ法を用いて測定した。
測定装置には、「デジタルプッシュプルゲージ品番Ｍ８４５ＴＧ−１Ｄ」（株式会社シロ産業）を使用した。                                                                                                             
（６）造粒体の浸水試験
得られた造粒体は、造粒体１ｋｇに対して水５ｋｇが入ったポリ袋に入れて、水に浸漬させ、２０±２℃の恒温養生室内で１週間静置し、水中養生を行った。１週間後、造粒体を含んだ６ｋｇのポリ袋を１回／秒、振幅２０ｃｍ、で１分間（６０回）振動させた。水が白濁しない場合、造粒体が破壊されていないと判断して○、水が白濁した場合、造粒体が破壊されたと判断して×、○とも×とも判定出来ない僅かに白濁した中間を△とした。白濁の判定方法は、ＪＩＳ  Ｚ  ８１０２の物体色の色によった。
【００２０】
【表１】
2010254490.tif 000002
【００２１】
【表２】
2010254490.tif 000003
【００２２】
【表３】
2010254490.tif 000004
【００２３】
【表４】
2010254490.tif 000005
【００２４】
表３及び表４の実施例と比較例が示すように本願発明の無機物質造粒体は、浸水試験によっても材料崩壊せず、良好な耐水性を示し、１０５℃で１時間の乾燥した、乾燥前と乾燥後のＪＩＳ  Ｂ  ７７２１における圧縮強度も良好であった。
なお、実験Ｎｏ．４，５，６，１１，１２，１４，１５，２５，２９，３０，３１，３７，３８，４４，４５，４６の比較例は、造粒体が団子状態となり、適切な造粒ができなかった。
【００２５】
本発明の無機物質造粒体は、ベルトコンベア、ロータリーバルブ、バケットエレベーター、パンコンベア、チェーンコンベア等の輸送機器への付着をおこさず、材料崩壊せずに、輸送可能である。また、本発明の無機物質造粒体は、強度特性に優れる為、テーブルフィーダー等で空気輸送する事も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の耐水性及び強度特性に優れた無機物質造粒体は、セメント原料、肥料原料、電子材料原料等多岐に渡って用いることができる。